p Um grupo de cientistas de materiais do Instituto de Tecnologia de Tóquio mostrou que um eletrídeo intermetálico à base de paládio, Y ₃ Pd ₂ , pode melhorar a eficiência das reações de acoplamento cruzado carbono-carbono. Suas descobertas apontam o caminho para um mundo mais sustentável por meio da catálise. p Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Tóquio (Tokyo Tech) desenvolveram um material de eletreto composto de ítrio e paládio (Y ₃ Pd ₂ ) como um catalisador para reações de acoplamento cruzado Suzuki. Essas reações estão entre as mais amplamente utilizadas para a formação de ligações carbono-carbono na química orgânica e medicinal.

p Y ₃ Pd ₂ foi previsto para ser um eletrídeo eficaz com base em cálculos teóricos, explica Tian-Nan Ye, um professor assistente no Centro de Pesquisa de Materiais da Tokyo Tech para Estratégia de Elementos e primeiro autor do estudo publicado em Nature Communications . "Em um eletrídeo, elétrons aniônicos são aprisionados em locais intersticiais e normalmente hospedam um forte efeito de doação de elétrons, ", diz ele." Este recurso nos motivou a aplicar Y ₃ Pd ₂ como um catalisador de reação de acoplamento Suzuki, como a barreira de reação da etapa de determinação da taxa, pode ser suprimida por meio da transferência de elétrons do eletrídeo para os substratos. "

p Em testes de laboratório, a atividade catalítica de Y ₃ Pd ₂ mostrou ser dez vezes maior do que o alcançado por um catalisador de Pd puro, e a energia de ativação foi reduzida em 35%.

p O que torna Y ₃ Pd ₂ tão eficiente e estável é a incorporação bem-sucedida de átomos ativos de Pd em uma rede eletrida intermetálica. "Os sítios ativos estabilizados de Pd em nossa rede cristalina resolvem os problemas de agregação e lixiviação que têm ocorrido comumente em outros sistemas relatados até agora, "diz Ye." Isso torna nosso catalisador extremamente robusto e estável para uso de longo prazo, sem desativação. "

p A reutilização do catalisador (até 20 ciclos) e a relativa facilidade com que os átomos de Pd podem ser recuperados representa um passo importante para alcançar maior sustentabilidade na indústria química.

p A ideia de combinar ítrio e paládio foi deflagrada pelo trabalho de Jens Kehlet Nørskov, agora na Stanford University, diz Ye. Em 2009, Nørskov e colegas publicaram descobertas inovadoras sobre catalisadores feitos de liga de platina com metais de transição iniciais, incluindo ítrio. Desde então, muitos grupos têm investigado novas combinações de compostos intermetálicos (consistindo em um metal de terras raras e um metal de transição ativo), com o objetivo de desenvolver catalisadores muito mais eficientes para a indústria química.

p Por meio de uma série de cálculos e estudos experimentais, Ye e sua equipe mostraram que Y ₃ Pd ₂ tem um forte efeito de doação de elétrons associado a uma baixa função de trabalho e alta densidade de portadores - recursos que permitem que o catalisador trabalhe com uma energia de ativação muito mais baixa do que a de um catalisador de Pd puro.

p Um desafio remanescente é a área de superfície relativamente baixa de Y ₃ Pd ₂ . Para resolver este problema, a equipe usou uma técnica de pulverização chamada moagem de bolas e comparou a atividade catalítica usando diferentes solventes, como heptano e etanol. Em todas as amostras investigadas até agora, a equipe descobriu que a taxa de reação de acoplamento Suzuki aumentou em proporção ao aumento na área de superfície. Esses resultados iniciais são "muito promissores, "diz Ye, sugerindo que "o desempenho catalítico pode ser melhorado por meio de nanocristalização adicional."